專利名稱：具有局部熔斷狀態(tài)零功率吸收的熔斷絲電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及熔斷絲電路，尤其涉及一種在局部熔斷狀態(tài)下具有零功率吸收(power draw)的熔斷絲電路。
背景技術(shù)：
各種半導(dǎo)體應(yīng)用中通常要采用熔斷絲電路。隨著半導(dǎo)體器件如存儲(chǔ)器、可編程邏輯器件等的存儲(chǔ)密度繼續(xù)增加，任一器件中有缺陷單元的發(fā)生率也隨之增加。除非能用某種方式校正這些缺陷，否則有缺陷半導(dǎo)體器件就會(huì)廢棄，從而使產(chǎn)量降低。校正這些缺陷的一種通用的方法是在器件中提供大量的冗裕單元。當(dāng)檢測到一個(gè)有缺陷的單元時(shí)，可以用一個(gè)冗裕單元來取而代之。支持這些冗裕單元的電路通常包括熔斷絲電路，熔斷絲電路含有選擇性“熔斷”以便啟動(dòng)一個(gè)或多個(gè)冗裕單元的可熔斷的鏈路。
熔斷絲電路也用來方便可編程邏輯器件(PLD)的編程。通常情況下，制造的PLD中的邏輯單元具有缺省的(default)邏輯電平，而無論是處于邏輯HI(高)，還是處于邏輯LO(低)。這是通過可熔斷鏈路來完成的，這些鏈路或者使單元的輸出與VCC相連，或者與地相連。當(dāng)一單元中的熔斷鏈路熔斷時(shí)，單元的輸出反相。
這樣一些可熔斷鏈路的重要考慮是它們都消耗功率。當(dāng)熔斷絲局部或不完全熔斷時(shí)，會(huì)存在特定的問題。結(jié)果是熔斷絲兩端上的電流路徑，由于兩個(gè)原因，它是不要求的第一，部分熔斷絲會(huì)產(chǎn)生不確定的連接狀態(tài)。根據(jù)局部熔斷的熔斷絲的阻抗，周圍電路會(huì)“看見”開路或短路。因此，器件的工作不會(huì)象所期望的那樣。第二，即使電路看見局部熔斷的熔斷絲兩端上的開路電路，熔斷絲兩端上也會(huì)有電流泄漏。電流大小可以是1μA或更大，它通常會(huì)增加采用冗裕電路典型應(yīng)用時(shí)的顯著的電流吸收(draw)。
我們所需要的是一種可以可靠提供完全“熔斷”狀態(tài)的熔斷絲電路。并且要求即使可熔斷鏈路事實(shí)上局部熔斷時(shí)，熔斷絲電路就象它已完全熔斷那樣。
發(fā)明概述本發(fā)明的電路包括具有第一端和第二端的可熔斷鏈路。第一、第二反相器與鏈路的第二端耦合。一N溝道的開關(guān)晶體管耦合在第一端與地線之間。P溝道開關(guān)晶體管耦合在第二端與電源線之間。N溝道晶體管受第一反相器的輸出驅(qū)動(dòng)，而P溝道晶體管受第二反相器驅(qū)動(dòng)。第一反相器的特征是，N溝道晶體管比P溝道晶體管更弱。與此類似，第二反相器的特征是，P溝道晶體管比其N溝道晶體管更弱。第一電容器耦合在電源線與N溝道開關(guān)晶體管的控制柵極之間。第二電容器耦合在P溝道開關(guān)晶體管的控制柵極與地線之間。
附圖
簡述附圖中給出了本發(fā)明的較佳實(shí)施例。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式參照附圖，按照本發(fā)明的熔斷絲電路100包括可熔斷元件110，其第一端與N溝道晶體管144耦合，而其第二端與節(jié)點(diǎn)102耦合。N溝道晶體管144的漏極和源極連接在熔斷絲110的第二端和地之間。P溝道晶體管142的源極和漏極連接在VCC和熔斷絲110的第一端之間。
第一反相器120耦合在熔斷絲110的第一端和N溝道晶體管144的控制柵極之間。電容器152耦合在VCC和晶體管144的控制柵極之間。第一反相器120包括一個(gè)N溝道的晶體管，它比它的P溝道晶體管更弱。這在圖中用與反相器120相關(guān)的W/L比標(biāo)記來表示。正如圖中所表示的那樣，P溝道器件的W/L比是4/.6，而N溝道器件的W/L比是2/8。下面描述這些器件幾何尺寸的意義。
圖中，第二反相器130是一個(gè)用虛線圍起來的電路。第二反相器130耦合在熔斷絲110的第一端和P溝道晶體管142的控制柵極之間。第二電容器154耦合在晶體管142的控制柵極和地之間。與第二反相器130的輸出耦合的節(jié)點(diǎn)104表示熔斷絲110的狀態(tài)，即，它是處于未經(jīng)觸動(dòng)的狀態(tài)，還是處于熔斷狀態(tài)。正象從圖中可以看到的那樣，含有反相器130的P溝道晶體管132和134的W/L比(W/L=2/8)要比N溝道晶體管136的W/L比(W/L=10/6)小。
我們要討論熔斷絲電路100工作的三種情況熔斷絲電路110未經(jīng)觸及時(shí)的工作情況；熔斷絲完全熔斷時(shí)的工作情況；以及熔斷絲局部熔斷時(shí)的工作情況。首先考慮熔斷絲元件110未經(jīng)觸及時(shí)的情況。接通電源以后，電容器152開始充電，從而使晶體管144導(dǎo)通，而電容器154一開始處于接地狀態(tài)，這時(shí)它使晶體管142導(dǎo)通。這就產(chǎn)生從VCC到熔斷絲元件110的電流路徑。然而，由于晶體管144導(dǎo)通，從而節(jié)點(diǎn)102趨向于變成地電位，而使得反相器120的輸出變成HI。這使得晶體管144保持在導(dǎo)通狀態(tài)。同時(shí)，晶體管132和134導(dǎo)通，從而使節(jié)點(diǎn)104變成VCC。這使得結(jié)果是(1)使晶體管142截止，以及(2)對(duì)電容器154充電，使晶體管142保持截止?fàn)顟B(tài)。所以，在熔斷絲元件110處于未經(jīng)觸及的穩(wěn)定狀態(tài)下，晶體管144通過反相器120保持導(dǎo)通狀態(tài)，而晶體管142通過反相器130保持截止?fàn)顟B(tài)。然而，由于晶體管142處于截止?fàn)顟B(tài)，所以沒有電流流過晶體管144。另外，通過晶體管132和134的初始電流所持續(xù)的時(shí)間僅足以對(duì)電容器154充電，隨后，通過這些晶體管的電流即停止。輸出節(jié)點(diǎn)160處的電位保持在VCC，而沒有熔斷絲電路100的功率消耗。
正如可以在圖中所看到的W/L比那樣，反相器120的N溝道器件比P溝道器件弱。其效果是，在反相器將輸出LO之前，使節(jié)點(diǎn)102必須得到的電位升高。其原因是，即使未經(jīng)觸及的熔斷絲具有某種阻抗(約為500歐姆)，并且節(jié)點(diǎn)102處的電位實(shí)際上并不是地電位，但防止了熔斷絲在未經(jīng)觸及時(shí)晶體管144虛假截止的。然而，通過形成反相器120中P溝道器件的恰當(dāng)尺寸，可以使P溝道器件在N溝道器件之前接通，即使反相器輸出處的電位不處于地電位。
接著考慮熔斷絲元件110完全熔斷時(shí)的情況。這時(shí)，晶體管144與電路的其余部分?jǐn)嚅_。然而，與以前一樣，由于電容器154一開始是處于地電位的，所以晶體管142開始導(dǎo)通。結(jié)果，節(jié)點(diǎn)102處的電位接近為VCC。這一動(dòng)作有兩個(gè)效果使反相器120的輸出變成LO；但更重要的是，使晶體管136導(dǎo)通。晶體管136的導(dǎo)通使得節(jié)點(diǎn)104和電容器154保持在地電位，并保持晶體管142導(dǎo)通。由于晶體管144是通過熔斷了的熔斷絲斷開的，所以沒有電流從VCC流到地。然而，由于晶體管142是處于導(dǎo)通狀態(tài)的，節(jié)點(diǎn)102處的電位保持在VCC，因而保持了反相器130的LO輸出。所以，在穩(wěn)定狀態(tài)下，輸出節(jié)點(diǎn)160是LO，并且沒有通過熔斷絲電路100的任何電路元件的功率消耗。
考慮最后一種情況，即，熔斷絲元件110部分熔斷。這時(shí)，熔斷絲元件110就象是一個(gè)高阻抗元件。與以前一樣，當(dāng)電路接通電源以后，電容器152使晶體管144導(dǎo)通，電容器154處的初始地電位使晶體管142導(dǎo)通。由于熔斷絲元件是部分熔斷的，所以有一條從VCC通過部分熔斷的元件到地的電流路徑。另外，由于部分熔斷的元件是阻性的，所以節(jié)點(diǎn)102處的電位比熔斷絲元件處于完全未經(jīng)觸及時(shí)更高。因?yàn)镹溝道晶體管136比P溝道晶體管132和134強(qiáng)得多，所以它將接通更快，從而保持晶體管142導(dǎo)通。這使得在熔斷絲電流100繼續(xù)接通電源時(shí)，節(jié)點(diǎn)102處的電位繼續(xù)上升。節(jié)點(diǎn)102處的電位最終達(dá)到這樣一個(gè)電位，使反相器120的N溝道晶體管接通，這又使得反相器的輸出變成LO，而使晶體管144截止。這就使得無論是否存在部分熔斷的熔斷絲元件，而去掉了通往地的電流路徑。所以，電路100就象是熔斷絲元件110已經(jīng)完全熔斷一樣，而這實(shí)際上則不是這樣。
權(quán)利要求
1．一種熔斷絲電路，其特征在于，具有第一端和第二端的可熔斷鏈路；第一和第二反相器，所述反相器中的每一個(gè)具有一個(gè)與所述第二端耦合的輸入，所述第一反相器具有一個(gè)第一輸出，所述第二反相器具有一個(gè)第二輸出，所述第一和第二輸出中的每一個(gè)具有一個(gè)第一邏輯電位和一個(gè)第二邏輯電位；耦合在一地線和所述第一端之間的第一開關(guān)，所述第一開關(guān)具有耦合用來接收所述第一輸出的控制端，并具有當(dāng)所述第一輸出處于所述第一邏輯電位時(shí)的導(dǎo)通狀態(tài)；以及耦合在一電源線和所述第二端之間的第二開關(guān)，所述第二開關(guān)具有耦合用來接收所述第二輸出的控制端，并具有當(dāng)所述第二輸出處于所述第二邏輯電位時(shí)的導(dǎo)通狀態(tài)。
2．如權(quán)利要求1所述的熔斷絲電路，其特征在于，它還包括一個(gè)耦合在所述電源線和所述第一開關(guān)的所述控制端之間的第一電容器，和一個(gè)耦合在所述地線與所述第二開關(guān)的所述控制端之間的第二電容器。
3．如權(quán)利要求1所述的熔斷絲電路，其特征在于，所述第一開關(guān)是一個(gè)P溝道晶體管，而所述第二開關(guān)是一個(gè)N溝道晶體管。
4．如權(quán)利要求1所述的熔斷絲電路，其特征在于，所述第一反相器包括一個(gè)串聯(lián)連接的N溝道晶體管和P溝道晶體管，所述N溝道晶體管的W/L比小于所述P溝道晶體管的W/L。
5．如權(quán)利要求4所述的熔斷絲電路，其特征在于，所述第二反相器包括一個(gè)串聯(lián)連接的N溝道晶體管和至少一個(gè)P溝道晶體管，所述N溝道晶體管的W/L比大于所述至少一個(gè)P溝道的晶體管。
6．一種熔斷絲電路，其特征在于，它包含與一電源耦合的電源端；與地電位耦合的接地端；第一導(dǎo)通類型的具有第一端、第二端和柵極端的第一晶體管，所述第一端與所述電源端耦合；具有第一端和第二端的熔斷絲元件，所述第一端與所述第一晶體管的所述第二端耦合；第二導(dǎo)通類型的具有第一端、第二端和柵極端的第二晶體管，所述第二端與所述熔斷絲元件的所述第一端耦合，所述第一端與所述接地端耦合；具有與所述熔斷絲元件的所述第一端耦合的輸入端和與所述第二晶體管的所述柵極端耦合的輸出端的反相器；每一個(gè)均為所述第一導(dǎo)通類型的并具有第一、第二和柵極端的第三和第四串聯(lián)耦合的晶體管，所述第三和第四晶體管耦合在所述電源端和所述第一晶體管的所述柵極端之間，所述第三和第四晶體管的所述柵極端與所述熔斷絲元件的所述第一端耦合；以及所述第二導(dǎo)通類型的具有第一端、第二端和柵極端的第五晶體管，所述第二端耦合在所述熔斷絲元件的所述第一端和所述接地端之間。
7．如權(quán)利要求6所述的熔斷絲電路，其特征在于，所述反相器包括一P溝道晶體管和一N溝道晶體管，所述P溝道晶體管的W/L比小于所述N溝道晶體管的W/L。
8．如權(quán)利要求7所述的熔斷絲電路，其特征在于，它還包括一個(gè)耦合在所述電源端和所述第二晶體管的所述柵極端之間的電容器。
9．如權(quán)利要求6所述的熔斷絲電路，其特征在于，所述第三和第四晶體管中的每一個(gè)具有比所述第五晶體管小的W/L比。
10．如權(quán)利要求9所述的熔斷絲電路，其特征在于，它還包括一個(gè)耦合在所述第一晶體管的所述柵極端和所述接地端之間的電容器。
全文摘要
熔斷絲電路(100)包括一個(gè)可熔斷元件(110)和一條反饋路徑,使得電路即使可熔斷元件(110)事實(shí)上是部分未經(jīng)觸及的,也象是完全熔斷的。當(dāng)部分未經(jīng)觸及的熔斷絲通常會(huì)導(dǎo)致繼續(xù)的功率消耗時(shí),反饋路徑將截?cái)嗔鬟^部分未經(jīng)觸及的可熔斷元件(110)的電流。
文檔編號(hào)H01H85/00GK1289445SQ99802357
公開日2001年3月28日 申請日期1999年6月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月24日
發(fā)明者薩羅杰·帕塔克, 詹姆斯·E·佩恩 申請人:愛特梅爾股份有限公司